西江上游河水中硫酸盐来源及其对化学风化的影响

硫酸参与的岩石风化过程是流域岩石风化研究的重要组成部分,对全球碳循环具有重要的影响。高频率的采样与分析能够准确评估河水中物质的来源及其迁移转化过程,而前通过高频率的采样分析探讨流域硫酸盐生物地球化学循环过程的研究还较为缺乏。本研究在一个完整水文年内(2013年10月—2014年9月),对我国西江上游南、北盘江和红水河的河水样品进行月份采集与分析。结果表明,流域河水中硫酸盐来源季节性变化受季风气候的影响。与丰水期相比,流域河水硫酸盐在枯水期富集重的同位素。基于硫酸盐的硫氧同位素证据发现,尽管蒸发岩溶解在枯水期是河水硫酸盐的重要端元,但硫化物氧化却是硫酸盐的主要来源。在丰水期,矿山废水可能是河水中硫酸盐最重要的来源,其原因与浅层地表径流快速流动对季风气候下高频率降雨的响应有关。与同一时期的枯水期相比,丰水期硫酸参与碳酸盐岩风化产生的较高的HCO3-含量,来自于硫化物氧化的硫酸参与红水河碳酸盐岩风化产生的HCO3-量,约占河水总HCO3-量的1/4。因此,在一个完整水文年内通过高频率的采样,分析硫酸盐双同位素的"指纹"特征,对准确理解流域河水中硫酸盐的季节性变化与流域风化过程具有重要的作用。     

黄河流域河水水化学组成的时间和空间变化特征

选择我国黄河流域河水作为研究对象,分别在上游唐乃亥和青铜峡站,中游花园口站和下游的济南站对河水进行为期2年的逐月采样。分析河水主要离子浓度时空变化特征,探讨自然因素和人为活动对河水水化学组成的控制作用。结果表明:(1)黄河流域不同站点河水pH值变化范围6.90~9.00,均值为7.94,TDS值变化范围为178~685 mg·L~(-1),均值为453 mg·L~(-1),河水pH均值呈现从上游到下游逐渐降低的趋势,TDS均值呈现从上游到下游逐渐增加的趋势;(2)黄河流域不同站点河水水化学类型差异明显,上游唐乃亥站河水水化学类型以HCO3-Ca型为主,青铜峡和花园口站点河水水化学类型以HCO_3-SO_4-Ca-Na型为主,花园口站点个别月份河水水化学类型变为SO_4-Ca-Mg型和Cl-Na型,济南站点河水水化学类型以HCO_3-SO_4-Na-Ca型为主,个别月份河水水化学类型变为ClNa型;(3)黄河流域不同站点受降雨稀释作用影响,丰水期(7月份和8月份)河水溶解性离子含量普遍偏低,在冬季(12月份左右)和冰融期(3月份左右)河水溶解性离子含量普遍偏高;(4)黄河流域河水水化学组成主要受到自然因素控制,其中上游唐乃亥站点河水受碳酸盐岩矿物化学风化影响较大,同时硫酸参与碳酸盐岩矿物化学风化;进入黄土高原区后,受硅酸盐岩矿物风化和蒸发盐岩矿物溶解影响增加。下游花园口和济南站河水5月份和6月份左右NO_3~-含量略微升高可能与农田灌溉回水有关。     

海岸盐沼湿地土壤硫循环中的微生物及其作用

硫及硫化合物的动态循环是海岸盐沼湿地的重要组成部分,硫酸盐还原菌(SRB)和硫氧化菌(SOB)是推动硫循环的重要微生物。硫酸盐还原菌把硫酸盐还原为硫化物,同时消耗土壤中的有机物质;硫氧化菌把还原性硫化合物氧化为硫酸盐,缓解土壤中硫化物的积累,它们共同维持硫循环的动态平衡。本文综述了海岸盐沼湿地土壤中硫的存在形式、硫的地球化学循环以及在硫循环过程中扮演重要角色的硫酸盐还原菌和硫氧化菌的生物多样性、活性测定方法及其生态学意义等的最新研究进展,并提出了存在的问题及研究展望。     

沁河流域水化学组成的空间和时间变化特征

选择我国北方小流域(沁河)作为研究对象,分丰水期(8月)和平水期(12月)采集干流和支流河水样品,结合野外现场测试和室内分析等方法,辨析河水化学组成的空间和时间变化特征,阐明人类活动和自然因素对河水溶解组分的控制作用。结果表明:(1)沁河流域河水丰水期和平水期阳离子主要以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为45%和41%,平水期分别为43%和41%。阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为46%和39%,平水期分别为55%和27%。水化学类型表现为HCO_3~--SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)。(2)丰水期河水δD和δ18O均值分别为-65.4‰和-8.76‰,平水期河水δD和δ~(18)O均值分别为-64.6‰和-8.68‰,大气降水是沁河河水主要补给来源,部分水体由于蒸发作用表现为富集氢氧同位素。(3)丰水期和平水期河水[SO_4~(2-)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为0.96和0.54,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为1.88和1.78,硫酸参与碳酸盐矿物化学风化过程,硫酸的来源包括酸雨和硫化物矿物氧化等。(4)沁河流域下游河水NO_3~-和THg含量逐渐升高,受人为活动影响较大,主要来源包括生活污水、工业废水以及农业活动等。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展北大核心CSCD

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

鄱阳湖湿地土壤水稳定同位素变化特征

土壤水稳定同位素组成的时空变化反映了区域降水与前期水分的混合及蒸散发过程。2013年7-9月对鄱阳湖湿地保护区3个断面不同土地覆盖下0-2 m剖面土壤水进行分层采样,以及采集修水和贛江的河水,测定其氢、氧稳定同位素,分析土壤水稳定同位素沿土壤剖面的变化规律、土壤水运动机制及其主要补给来源。研究结果表明,鄱阳湖采样区3个断面土壤水同位素δ~(18)O值变化范围-10.63‰—-1.17‰,其中7月份的土壤水δ~(18)O均值最小,8、9月份土壤水δ~(18)O均值相对较大。表层(0-60 cm)土壤水同位素富集可能因为蒸发作用,深层土壤水同位素组成变化因降水入渗与前期水分混合作用。不同土地覆盖表层土壤水同位素变化较大,随着深度的增加,同位素变化减少。从水分溯源上,断面一的土壤水同位素组成主要受降水的影响,断面二的土壤水同位素组成主要受赣江和降水的影响,而断面三则主要受鄱阳湖水体和降水的影响。研究结果可为鄱阳湖区域地下水资源的评价提供参考     

硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展

硫,作为生物必需的大量营养元素之一,参与了细胞的能量代谢与蛋白质、维生素和抗生素等物质代谢。自然界中,硫以多种化学形态存在,包括单质硫、还原性硫化物、硫酸盐和含硫有机物。硫氧化是硫元素生物地球化学循环的重要组成部分,通常是指单质硫或还原性硫化物被微生物氧化的过程。硫氧化细菌种类繁多,其硫氧化相关基因、酶和途径也多种多样。近几年,相关方面的研究已取得很多进展,但在不同层面仍存在一些尚未解决的科学问题。本文主要围绕硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展进行了综述。     

硫代硫酸盐氧化菌TX的分离、鉴定及其生物学特性

从聚硫橡胶废水处理系统中分离到一株硫代硫酸盐氧化细菌TX.根据其形态学特征、生理特征和16S rRNA基因序列相似性分析,将该菌株初步鉴定为盐生硫杆菌属(Halothiobacillus sp.)(GenBank登录号为EU871645).该菌株能利用硫代硫酸盐、单质硫、连四硫酸盐、硫化物或亚硫酸盐为唯一能源进行自养生长,不能利用葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖、麦芽糖或酵母粉进行异养生长,为专性化能无机自养型硫杆菌.在以硫代硫酸钠为唯一能源的培养基中其最适生长温度为30℃～35℃,最适起始pH值为3.0～5.0.在矿物盐培养基中,硫代硫酸盐最终被氧化成硫酸,造成培养基pH持续下降.在摇瓶分批培养和硫胶废水处理过程中均检测到连四硫酸盐的积累,表明该菌株主要通过连四硫酸盐途径或"S4I"途径进行硫代硫酸盐的生物氧化.     

酸性煤矿排水中硫的迁移转化及其与铁的相互作用——以贵州织金废弃煤矿区为例

硫酸盐是酸性煤矿排水的主要组成部分,高浓度硫酸盐废水排到环境中会产生一系列污染及环境效应。本文选取贵州省织金县珠藏镇酸性煤矿排水相对集中的小流域为对象,采集了水体与沉积物样品,研究硫酸盐在喀斯特地区酸性煤矿排水中的迁移转化过程。结果表明:研究区水体酸化明显,水中溶解态硫主要以SO_4~(2-)形式存在,且SO_4~(2-)随水的迁移过程有明显的衰减,亚稳态硫含量较少;可交换态硫酸盐(ExS)是沉积物中硫的主要存在形态,约占总硫(TS)的65%,还原态硫在这种强氧化环境中含量很少,各还原态硫含量的大小顺序是元素硫(ES)酸可挥发性硫化物(AVS)铬还原态硫化物(CRS);水体中SO_4~(2-)和Fe(Ⅲ)存在明显的正相关关系,SO_4~(2-)与Fe(Ⅲ)相结合共沉淀到沉积物中是SO_4~(2-)衰减的重要原因。     

湿地土壤硫组分特征及其影响因素的研究进展

硫是湿地中重要的生命元素, 硫对环境变化极为敏感, 在生源要素生物地球化学循环中扮演着重要角色。硫的价态多样, 形式复杂, 湿地垦殖使土地利用方式等发生显著改变, 进而影响到土壤硫组分的变化。垦殖背景下, 目前对湿地硫组分及其微生物驱动机制的研究尚不够深入。硫稳定同位素技术(δ34S)逐渐地被应用到硫生物地球化学循环过程的研究中, 可以探究硫素的来源。硫氧化菌(Sulfate oxidizing bacteria, SOB)和硫酸盐还原菌(Sulfate reduction bacteria, SRB)是硫组分形态转化的主要驱动者, 在湿地硫循环中发挥着重要的作用。土壤芳基硫酸酯酶是参与土壤硫循环的重要酶类, 是反映湿地土壤质量的一个重要生物学指标。该研究主要从湿地土壤硫组分的分布特征、影响因素、硫同位素来源示踪和微生物驱动机制4个方面, 综述了湿地土壤硫组分影响因素的研究动态。最后, 文章总结了当前研究中存在的问题, 提出了该领域今后深入探讨的一些建议。     

脱甲河氢氧同位素组分时空分布特征及其影响因素

河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4—8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段(S_1、S_2、S_3和S_4)水体氢(D)、氧(¹⁸O)稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘(d-excess)的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明:δD、δ¹⁸O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰^-26.43‰(-35.50‰±5.44‰)、-7.94‰^-5.70‰(-6.86‰±0.74‰)和16.77‰~23.49‰(19.39‰±1.95‰).受季风环流的影响,δD和δ¹⁸O具有明显的季节变化特征,即春季(δD和δ¹⁸O为-29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰)>夏季(δD和δ¹⁸O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰);空间上,δD和δ¹⁸O表现出明显的沿程变化,随着采样点的位置到河流源头的距离波动增加,δD为S_118O为S_118O与水温呈显著负相关(δD:r=-0.92;δ¹⁸O:r=-0.88);δ¹⁸O与海拔呈显著负相关(r=-0.96);在空间上,δ¹⁸O与水温呈显著正相关(r=0.98);δD和δ¹⁸O与降水量呈不显著负相关.     

西南三江(金沙江、澜沧江和怒江)流域化学风化过程

选择中国西南三江流域作为研究对象,结合水化学及溶解性无机碳碳同位素,借助正演模型,分析河水溶解性组分来源及混入比例,说明硫酸参与区域碳酸盐矿物风化过程及CO2净释放量。结果表明:(1)西南三江流域河水受复杂岩性控制,金沙江河水以Na-Ca-Cl-HCO3为主,与流域上游蒸发盐矿物溶解有关,澜沧江和怒江则以Ca-HCO3为主,显示碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的影响;(2)蒸发盐矿物溶解是金沙江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值为52%,对澜沧江和怒江河水贡献较小,平均值分别为11%和2%。碳酸盐矿物溶解是澜沧江和怒江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值分别为70%和78%,对金沙江干流河水的贡献较小,平均为38%,但对金沙江支流河水的贡献较大,平均为74%。硅酸盐风化产物对金沙江、澜沧江和怒江干流的平均贡献分别为8%、16%和15%,对金沙江支流河水的贡献为15%;(3)金沙江、澜沧江和怒江流域硅酸盐矿物风化速率分别为1.39、3.27和4.27 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为0.34×105、1.18×105和1.40×105mol·km-2·a-1,碳酸盐矿物风化速率分别为16.93、33.13和33.54 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为1.40×105、2.47×105和2.22×105mol·km-2·a-1;(4)西南三江流域河水硫酸盐主要来源于硫化物矿物氧化,硫酸参与碳酸盐矿物风化净释放CO2量分别为0.73×105、3.01×105和4.27×105mol·km-2·a-1,高于中国贵州地区,应当在研究区域碳循环以及全球气候变化过程中引起重视。     

哈尼梯田区优势景观类型对泉水氢氧同位素效应的影响

氢氧稳定同位素是示踪流域水循环过程的有效手段,流域景观类型及其格局对泉水同位素效应的影响是景观生态学与同位素水文学的全新交叉领域.本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区的全福庄河小流域为研究对象,在2015年3月—2016年3月间,逐月在海拔1500 m的梯田、1700 m的梯田和1900 m的森林景观类型下分别采集78个泉水样和39个大气降水样进行氢氧稳定同位素分析.结果表明:小流域的优势景观类型是森林和梯田,两者面积分别占总面积的66.6％和22.1％,并具有森林在上、梯田在下的垂直格局.相关分析表明,泉水除受降水补给外,还受到景观内其他同位素值偏正的水源补给,景观位置较高的森林区泉水主要由降水补给,位于森林之下的梯田泉水受大气降水、河水、梯田水、地下水等多种水源补给,其同位素混合作用强烈;泉水δ¹⁸O和δD值整体海拔效应明显,其海拔梯度分别为-0.125‰·(100 m)^-1和-0.688‰·(100 m)^-1;研究区氘盈余值随海拔升高而增大与景观格局和同位素循环过程有关.总之,优势景观类型对泉水氢氧同位素效应具有显著影响,泉水氢氧同位素可作为景观水文过程对景观格局的响应指标.     

汉江上游金水河悬浮物及水体碳氮稳定同位素组成特征

金水河位于南水北调中线工程水源地的汉江上游,研究其污染物来源及分布规律对水源地水资源保护尤为重要。研究了不同水文季节金水河中悬浮颗粒物C和N稳定同位素值、水体硝酸盐与铵盐含量及其N稳定同位素特征。结果表明:金水河流域可溶性氮素与悬浮颗粒物的来源具有明显的空间性和季节性差异,并且流域内叶绿素浓度、水体浊度、悬浮物浓度都会对河流碳氮素稳定同位素值造成影响,主要体现在环境因子的变化制约着水体中硝化和反硝化生物对氮素的可利用性。结果显示:1)水体中悬浮颗粒物的碳稳定同位素为-8.03‰-14.57‰,平均值为2.59‰;氮稳定同位素范围为-7.50‰-7.34‰,平均值为:4.33‰,表明悬浮颗粒物的来源主要为外源性土壤有机质与内源性水生植物残体的混合;2)河流水体中铵盐与硝酸盐N-稳定同位素范围分别为-5.86‰-17.20‰,平均值为5.02‰及-1.48‰-15.86‰,平均值为5.75‰;水体可溶性氮素主要来源为大气沉降、河流水生生物以及地表径流所带入的化肥农药等;3)悬浮颗粒物含量不仅随着河流径流量的季节性变化而变化,还随着人为干扰强度的加强而呈递增的趋势,水体悬浮颗粒物含量最高达到(9.883±3.45)mg/L。而NH_4~+及NO_3~-的浓度也呈现出相同的趋势,含量分别为0.07-0.45 mg/L,平均值为0.25 mg/L;0.08-0.44 mg/L,平均值为0.37 mg/L。稳定同位素测定为河流生态系统提供了一个整合时空氮素来源和转移循环过程的综合指标,揭示了环境因子对河流生态系统氮循环的影响过程与机制。     

新一代高通量测序与稳定性同位素示踪DNA/RNA技术研究稻田红壤甲烷氧化的微生物过程

[目的]利用新一代高通量测序技术分析复杂土壤环境中整体微生物群落结构的变化规律,研究特定功能微生物生理过程的分子机制;利用稳定性同位素示踪微生物核酸DNA/RNA,研究复杂土壤中关键元素转化的微生物调控机制.[方法]针对我国第四纪红色粘土母质发育的3种稻田红壤,围绕13C-甲烷好氧氧化的微生物过程,在DNA和RNA水平高通量测序土壤微生物群落16S rRNA基因和16S rRNA,通过超高速密度梯度离心土壤微生物总核酸获得13C-标记的DNA/RNA,进一步采用克隆文库技术研究稻田红壤甲烷好氧氧化的微生物作用者.[结果]新一代高通量测序结果表明,3种稻田红壤甲烷的好氧氧化过程中,甲烷好氧氧化菌占土壤整体微生物群落的丰度显著增加,RNA水平的增幅显著高于DNA水平,能够更为灵敏地反映土壤甲烷好氧氧化的微生物过程.3种稻田红壤甲烷的好氧氧化过程中,类型Ⅰ和类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌在湖南古市土壤中显著增加,湖南桃源土壤中类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌增加明显,而类型Ⅰ甲烷好氧氧化菌在广东雷州土壤中增幅最大.进一步利用13C-DNA和13C-RNA分别构建pmoA基因和16S rRNA克隆文库,发现类型Ⅰ甲烷好氧氧化菌主导了湖南古市和广东雷州稻田红壤甲烷的好氧氧化过程,类型Ⅱ甲烷好氧氧化菌主导了湖南桃源稻田红壤甲烷的好氧氧化过程.[结论]新一代高通量测序技术能够在整体微生物群落水平,清楚反映复杂土壤中特定功能微生物的生理生态过程,而RNA较DNA水平的分析更为灵敏;稳定性同位素示踪微生物核酸DNA/RNA技术能够准确地揭示复杂土壤重要过程的微生物作用者.     

单增李斯特菌氧化还原蛋白系统研究进展

单增李斯特菌是重要的食源性病原微生物,抗氧化应激是李斯特菌生存和致病的关键机制之一。活性氧(reactive oxygen species,ROS)浓度升高会破坏氧化还原平衡,使机体处于氧化胁迫的应激状态,进而导致生物大分子如蛋白质的损伤。蛋白质中半胱氨酸等含硫氨基酸对ROS尤其敏感,半胱氨酸残基脱氢氧化生成二硫键,可以稳定蛋白质空间构象,增加蛋白质的半衰期,进而使蛋白质免受损坏。抗氧化修复通常指的是对半胱氨酸残基的氧化还原过程,即二硫键的形成与打开。硫氧还蛋白家族包含硫氧还蛋白、谷氧还蛋白和Dsb-样蛋白系统,是生物体中常见的氧化还原修复系统。本文根据现有的文献报道,结合本课题组的研究进展,对单增李斯特菌硫氧还蛋白家族进行综述,以期为完善单增李斯特菌硫氧还蛋白调控系统提供参考。     

高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ~(13)C及水分利用效率的变化

通过对高寒草甸不同坡向条件下25科86种C3植物叶片稳定性碳同位素组成(δ~(13)C)的测定,研究了高寒草甸C3植物δ~(13)C和水分利用效率对坡向变化的响应以及环境因子对其产生的影响,分析了坡向上控制植物δ~(13)C变化的主要环境因子.结果表明:从北坡到南坡的生境梯度上,土壤含水量不断减少,而土壤温度及光照强度不断增加,植物群落结构也发生了相应变化.5个坡向中,植物叶片δ~(13)C值为-31.19‰~-21.80‰,均值为(27.18±0.13)‰;生长季植物叶片δ~(13)C均值在南坡最高,其次为西南坡、西坡、西北坡,最低值出现在北坡.坡向间δ~(13)C值的差异主要是由不同坡向土壤含水量和土壤温度,以及光照强度的不同导致的,其中土壤含水量是主要的限制因子.北坡-南坡梯度上植物叶片δ~(13)C值随土壤含水量下降、土壤温度及光照强度升高而变大,表明不同坡向植物的水分利用状况对干旱胁迫的响应不同,植物逐渐提高了水分利用效率以适应干旱胁迫的生境.     

梯级水库群水体碳、硫元素循环及耦合效应——以嘉陵江为例

河流筑坝拦截对水体碳、氮、硫等元素的生物地球化学循环产生了重要影响。为了研究在梯级水库影响下C、S元素循环的响应过程,本研究以嘉陵江干流4座代表性的梯级水库为对象,于2016年冬季(1月)和夏季(7月)采集各个水库的河流入库水、库区分层水和下泄水,分析DIC浓度、SO_4~(2-)浓度和δ13CDIC及δ34S-SO_4~(2-)。结果表明:(1)研究区水体的水化学组成主要受碳酸对碳酸盐风化控制,同时,来源于流域黄铁矿和大气SO2氧化产生的H2SO4也广泛参与到区域碳酸盐岩风化;(2)DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩风化,SO_4~(2-)主要受大气降水和黄铁矿氧化过程影响;(3)水库水体DIC浓度、SO_4~(2-)浓度、δ34S值及δ13CDIC值两两之间存在相关性(P0.05),表明水库水体C、S元素的时空演变受到相似过程(物理、化学、生物)的影响。经过筑坝拦截,河流水环境及营养元素循环发生很大改变,运用C、S双同位素可以有效示踪水库的湖沼化演化过程。     

深水湖泊沉积物不同形态氮的生物地球化学特征——以百花湖为例

深水湖泊经历氧化及还原环境的交替变化,影响着湖泊水体氮的生物地球化学过程;其底层沉积物中一般具有特有的还原环境,其间氮的生物地球化学转化过程复杂。本文以云贵高原典型深水湖泊百花湖为例,在湖泊水体夏季分层期采集底层沉积物柱体,将沉积物柱体分层处理后,对不同深度沉积物中孔隙水、水溶态和吸附态不同形态氮含量,以及沉积物中颗粒态有机氮(PON)含量和同位素进行分析。结果表明,沉积物柱体孔隙水中的总氮(TN)主要由NH4+-N和有机氮两种形式存在,TN含量为6.9~42.8 mg·L-1,NH4+-N含量为6.6~25.6 mg·L-1。硝态氮及亚硝态氮含量均低于检测限,说明沉积物中硝酸盐经历了充分的反硝化过程以及可能存在的异化还原过程。吸附态NH4+-N含量明显高于水溶态。沉积物中的颗粒有机氮含量为0.22%~0.60%。同时,颗粒有机氮含量在剖面上的变化趋势符合指数衰减模式,表明颗粒态有机氮含量的变化可能经历成岩作用和微生物矿化过程;δ15N-PON值在31 cm以上随着深度的加深逐渐减小,变化范围为3.4‰~10.0‰,平均值为6.4‰,其中以10 cm以上同位素值降低趋势明显,其可能原因与微生物降解活动以及湖泊水体的交换有关。31 cm以下δ15N-PON值的变化趋势与表层相反,则可能是早期成岩作用影响的结果。孔隙水中δ15N-TN同位素值最高,吸附态和水溶态差异较小,且该同位素组成较PON富集15N,可推测孔隙水剖面NH4+-N浓度的升高可能与硝酸盐的异化还原有关。